中央空调系统循环水泵扬程的合理选择

修改时间:2017-08-02 15:07:59 浏览次数：1115次

摘要：通过对中央空调系统工程中因循环水泵扬程选择不当，导致工程失败事例的分析，强调合理选择循环水泵扬程的重要性，并提出了一些选择的方法，
对中央空调设计有参考价值。 
关键词：中央空调,水泵扬程,合理选择

1　问题的提出
　　在中央空调系统中，循环水泵夏季输送冷冻水，冬季输送热水至空调末端装置.工程设计应按照空调系统水流量和系统阻力选择性能良好的水泵.有关
暖通空调设计手册都有详细设计计算方法.问题在于实际工程设计时，某些工程师未按照计算方法进行设计计算，而是凭经验想当然，对系统以及某些空
调设备、配件等新产品缺乏认真研究，结果导致所选择的水泵不能满足要求，或者造成运行费用增加，甚至水泵不能正常工作，这不得不引起空调设计者
的高度重视.

2　理论分析
　　空调系统水流量的大小由负荷及供回水温差确定，系统阻力通过水力计算求得.按流量和阻力选择的水泵，运行时应处于高效区，其工作点为水泵性能
曲线和管路特性曲线的交点，如图1中A点［1］.而工程中选择的水泵常常出现两种不正常情况.

图1　水泵工作点示意图

    1) 设计时比较保守，水系统实际流速取值较低，估算系统阻力较大，导致选水泵时扬程加大，使所选择的循环水泵扬程比设计流量下的系统阻力大得
多.如图2：

图2　不同水泵的工作点变化图

流量QA是系统设计流量，在此流量下水泵扬程为HB即可。实际选择的水泵扬程为HS。为了保证QA，则要改变管路特性，即通过关小水泵进出口的阀门，
使管路特性曲线由Ⅰ变为Ⅱ.显然，ΔP=HB-HA完全通过阀门节流， 这是非常不经济的，也是工程中需避免出现的情况，如果冬季运行采用同一套泵工作，
由于流量变小，节流更严重，就更不经济，甚至造成水泵工作点不稳定［2］.
　　2) 设计过于自信，对空调系统阻力估算偏小，所选泵扬程小于设计流量下系统阻力.如图3所示：

图3　水泵管路特性曲线及实际工作点

设计工作点为A，水泵流量为QA，扬程为HA.水泵实际运行时管路特性曲线不是Ⅰ，而是Ⅱ，运行工作点为B，流量QBA，且B点不在水泵高效区. 显然这比
第一种情况更为不利.解决的唯一办法只能更换水泵.

3　工程实例
　　例1　甲工程为一单体高层建筑，建筑高度29m，泵房设在主楼地下室. 设计选用进口开利离心式冷冻机一台，制冷量为1163 kW，配用2台循环水泵，
1用1备，水泵参数见表1.

表1　水泵铭牌参数

水泵型号
参　　数

H/MPa
Q/m3.h-1
N/kW
I/A

IS150-125-400
50
200
45
84

刚开始调试运动时，发现水泵电机电流过大，水泵出水管振动厉害，且有异常声音. 水泵扬程仅为0.28MPa，电机电流I=115A. 分析原因，为分集水
器压差仅为0.13MPa，所选水泵扬程偏大.此时水泵工作点为低扬程大流量，电机严重超载［3］；水泵气蚀严重，管路抖动厉害，声音异常；关小水泵和
冷冻机蒸发器进、出口阀门，保证蒸发器进出口要求的压差Δp=(92±5)kPa，使水泵恢复正常工作. 此时测试数据如表2（原泵）.

表2　水泵测试数据

测试项目
进口压力/MPa
出口压力/MPa
集水器压力/MPa
分水器压力/MPa
电机电流/A

原泵
新泵
0.3
0.3
0.78
0.53
0.31
0.31
0.41
0.41
82
40

由表2可知，水泵扬程为0.48MPa，分集水器压差为0.10MPa，蒸发器压差为0.1MPa，系统阻力并不大，而水泵大部分压头完全消耗在关小的阀门上.
　　 解决办法：更换一台低扬程水泵，测试数据如表2(新泵).对比表2数据，电机电流由82A降为40A，其运行经济性不言而喻.
　　例2　乙工程为一区域空调，制冷加热站集中向多幢建筑物供冷、供热.设计2907kW冷冻机2台，循环水泵3台，2用1备. 系统调试时开一台冷
冻机，一台循环水泵.几分钟后，水泵出水管振动厉害且伴有异常声音，冷冻机不能启动，故障显示冷冻水循环水量不够.检查系统阀门已全部打开，
水过滤器全部清洗干净，系统排气较彻底.铭牌参数：Q为500m3.h-1, H为0.475MPa,N为90kW;测试数据：蒸发器进出口压差0.02MPa, 水泵进出口压
差0.14 MPa,集水器压力0.27MPa,分水器压力0.40 MPa.据该水泵性能曲线,当扬程H=0.14MPa时，在系统阀门全开情况下，流量Q应大于500m3.h-1才
对，而此时水流指示器自锁，显示流量不足.由此可见,水泵工作异常.事实上，如此大的系统，水泵扬程H=0.14MPa也是不可能的. 最终查明原因有
二：① 水泵入口安装了进口刷式水过滤器，过滤器网孔太小，导致水泵入口阻力太大，产生严重气蚀，水泵性能变坏; ② 泵的流量和扬程都非常
小, 系统阻力较大.将刷式过滤器滤网拆下运行，分、集水器压差达0.45MPa,水泵扬程为0.52MPa.如两台泵同时运行，循环流量增大，系统阻力还
要增大.显然水泵不能保证系统正常运行.
　　解决方法：更换水过滤器滤网；对系统重新进行水力计算，更换水泵.这既造成了较大的经济损失，又影响了空调系统正常运行，教训是深刻的.

4　结论
　　1) 空调系统循环水泵的选取并不难，但要引起设计人员足够的重视，经验要与理论计算相结合.
　　2) 对水泵扬程的选取不能认为越大越保险，而要重视运行的经济性.
　　3) 目前空调产品更新换代较快，选用时要十分慎重，对其性能要认真研究

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